董莎萌：用大數據“治療”馬鈴薯癌癥

　　“太慘了，馬鈴薯葉子和莖稈上布滿了病斑，約2000畝的農田可能顆粒無收，罪魁禍首就是晚疫病，該病又被稱為馬鈴薯癌癥。”前不久，貴州省貴陽市息烽縣南撟村馬鈴薯田的“遭遇”，讓董莎萌十分憂心。

　　為緩解“疫情”，這位南京農業大學植物保護學院教授、博士生導師和他的學生連夜對“患病”馬鈴薯進行采樣分析，破解了致病菌的基因組，并篩選出兩款抗病性較好的馬鈴薯，推薦給當地農民。“明年，那里的農民就可以種這些抗病品種了。”董莎萌說。

　　這只是董莎萌接手的眾多“病例”之一。38歲的董莎萌像一位植保界的“外科醫生”，“追”著疫情跑遍全國的馬鈴薯晚疫病疫區；他又像一位植保界的“碼農”，開發出馬鈴薯晚疫病大數據監控系統，研究我國晚疫病發病與流行規律。

　　日前，董莎萌在國際上首次在三維水平，對海量作物病菌信息實現了提取、運算與分析，并對病菌的致病型進行了高精度預測和模擬。

　　死磕3年繪成基因組圖譜

　　打開南京農業大學馬鈴薯晚疫病卵菌菌株生化培養箱，一個個布滿菌絲的培養皿映入眼簾。在這個資源庫里，保存著450多份具有代表性的晚疫病菌株，這是董莎萌所在團隊用12年收集來的。它們有的來自英國、荷蘭、法國，有的則來自我國黑龍江、福建、安徽、貴州等馬鈴薯主產區。

　　“中國的馬鈴薯產量世界第一，且國家推行了馬鈴薯主糧化戰略，而晚疫病是馬鈴薯的頭號‘殺手’，若弄清了我國晚疫病的發病與流行的規律，就可讓農民少打農藥，指導他們精準選育、豐產豐收了。”穿著白大褂，行走在實驗室里的董莎萌腳步飛快。

　　由于對晚疫病的原有認知不足，研究工具又很有限，至今我國學者對晚疫病的致病和成災機制，還不是十分清楚。但2017年夏天的一個夜晚，董莎萌迎來了高光時刻。

　　那晚10點多，董莎萌和學生繪制的國際首個三維晚疫病表觀基因組圖譜問世。此前，他們就此研究了近3年。

　　這張圖譜，源于董莎萌2014年開始設計集成的一款晚疫病基因組的三維大數據監控系統。“以往國內外科研人員分析晚疫病菌脫氧核糖核酸（DNA）時，只能以二維視角監測基因序列是否發生變異。但三維系統，能看到每個基因序列的空間和結構信息。”他說。

　　跨越生物學和計算科學兩個領域進行研究，這曾一度讓董莎萌陷入至暗時刻。“2015年前后，我感到非常痛苦，團隊都是做生物研究的，而進行大數據分析需要懂算法。”董莎萌說。

　　為惡補算法短板，董莎萌開啟“學霸模式”，每天十幾個小時泡在實驗室，一邊自學編程、算法，一邊四處給專家、同行寫信求助，“但吃了不少閉門羹”。即便到了半夜12點，董莎萌辦公室的燈還常亮著。

　　最終，他將傳統計算機20多天才能完成的晚疫病致病型數據分析，壓縮到了2天。如今，實驗室的數據庫里，已存儲了70余張我國菌株的2維基因組圖譜，三維的晚疫病菌表觀基因組圖譜已增至15張。

　　一聽說有疫情就奔赴疫區

　　戶外鞋、沖鋒衣、GPS定位儀、大量的采樣袋……這些東西堆滿了董莎萌的辦公室。一旦聽說哪里出現晚疫病疫情，他帶著這些“神器”，說走就走。

　　“我們趕病害的，拖拖拉拉就可能錯過最佳采樣時機了。”有一次，他上午10點接到電話，下午4點就出現在安徽省界首市的地頭上。

　　在我國，馬鈴薯晚疫病的發病率接近40%，由此每年造成的損失超過70億元。晚疫病，已日漸成為制約我國馬鈴薯產業發展的主要瓶頸。

　　這些年，為了采集盡可能多的菌株，董莎萌先后來到黑龍江、內蒙古、福建、安徽、云南、貴州、重慶、陜西、甘肅、寧夏、浙江等馬鈴薯產區。

　　晚疫病病情暴發的疫區，大多分布在山溝里。有一次，董莎萌帶著學生去寧夏省固原市采樣，下了飛機趕大巴再擠農機車，跟雞鴨擠在一起，折騰了快兩天，最終才抵達晚疫病疫區。

　　更糟糕的情況是，采集到的晚疫病菌株未能被分離成功，采集結果無一有效。今年5月在湖南，團隊上下連續4天進行田間采樣，可最終還是失敗了。

　　“遇到不順，只能硬扛。”無助的時候，董莎萌說，自己會獨自一人去操場上散步減壓，“最痛苦的一次，從下午4點走到晚上9點，腦中不停地分析失敗的原因”。

　　脆弱的一面，董莎萌會小心“藏”好，在學生眼中，“董老師總是充滿熱情，只要他認準的事，就會堅持到底”。最讓大家津津樂道的，就是他曾歷時4年、輾轉30多家機構，找到2008年導致我國西南地區馬鈴薯晚疫病暴發的菌株樣本。